(57)【要約】【課題】多数台の親局および子局間の時刻同期に、トラフィックに大きな負荷を掛けることなく、高い精度で時刻同期ができる。【解決手段】親局１、２間ではＬＡＮ経由で時刻同期を実行し、各親局ではビーコンフレームのｖｅｎｄｅｒ  ＩＥに“タイムスタンプ”（時計）を付加して定期的に送出し、子局（端末）３Ａ〜３Ｎの無線デバイスではビーコンの受信タイミング（ビーコン受信間隔）となる割り込み信号をホストＣＰＵに発生し、ホストＣＰＵが受信タイミングとタイムスタンプ（Ｖｅｎｄｅｒ  ＩＥ）から時計の時刻補正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の親局と多数の子局間の情報伝送を無線ＬＡＮで行い、各親局および各子局に搭載する時計によって各親局および各子局での情報取得時刻を同期させる方式であって、
各親局は、親局間ではＬＡＮ経由で時計の時刻同期を実行し、かつ各親局から子局に向けてビーコンといわれる信号を定期的に送出し、このビーコンには当該親局の基本時計となるタイムスタンプ情報を付加しておく手段を備え、
各子局は、前記ビーコンを親局と決めたタイミングで受信し、このビーコンの内部情報を元に動作を決定し、このビーコンに含まれる“Ｖｅｎｄｅｒ  ＩＥ”に当該親局からのタイムスタンプ情報で当該子局内の時計の時刻補正を行う手段を備えたことを特徴とする親局／子局間の時刻同期方式。
【請求項２】
複数の親局と多数の子局間の情報伝送を無線ＬＡＮで行い、各親局および各子局に搭載する時計によって各親局および各子局での情報取得時刻を同期させる方法であって、
各親局は、親局間ではＬＡＮ経由で時計の時刻同期を実行し、かつ各親局から子局に向けてビーコンといわれる信号を定期的に送出し、このビーコンには当該親局の基本時計となるタイムスタンプ情報を付加しておき、
各子局は、前記ビーコンを親局と決めたタイミングで受信し、このビーコンの内部情報を元に動作を決定し、このビーコンに含まれる“Ｖｅｎｄｅｒ  ＩＥ”に当該親局からのタイムスタンプ情報で当該子局内の時計の時刻補正を行うことを特徴とする親局／子局間の時刻同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親局（アクセスポイント）と子局（端末）間の情報伝送を無線ＬＡＮで行う無線通信システムに係り、特に親局と子局間の時刻同期方式および時刻同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の無線設備として、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１  ａ／ｂ／ｇに準拠した無線設備等）デバイスが多用されている。この無線ＬＡＮ規格となるＩＥＥＥ８０２．１１規格では、主に物理レイヤ規格とＭＡＣレイヤ規格から構成され、１つのＭＡＣレイヤ規格で複数の物理レイヤ規格をサポートすることができる。物理レイヤとしては、スペクトラム拡散のうち周波数ホッピング方式（ＦＨＳＳ）のもの、直接拡散方式（ＤＳＳＳ）のもの、および赤外線方式のものの３種類が規定され、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇでそれぞれ物理レイヤでの規格が異なる。ＭＡＣレイヤにはＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｃｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式を用いている。
【０００３】
上記の無線ＬＡＮデバイスを親局と子局にそれぞれ搭載した無線通信システムとして、例えば電力系統などの大規模設備の監視制御システムを構築する場合、複数の親局および多数の子局でそれぞれ系統電圧や電流を計測して相互に無線ＬＡＮ伝送することになるが、電力系統の保護継電機能には親局および子局での計測時刻を一致させた時刻同期が要求される。
【０００４】
上記の時刻同期には、時計管理サーバー（親局）で時間情報を取得し、時刻を合わせ、これを端末（子局）個々にサーバーへアクセスすることで全端末の時間補正を行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−０９９８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格には時刻同期を行う機能はない。故にサーバーと端末間の時刻を同期させるためには上位アプリケーションから時刻同期のための通信プロトコルを開発し、上位アプリケーションからのタイムスタンプ情報にて同期を行う手段しかない。
【０００６】
上位アプリケーションで時刻同期させた場合、物理レイヤとＭＡＣレイヤによる処理時間による遅れ、ホスト対デバイス間の通信時間による遅延、ＷＬＡＮドライバ処理時間からＴＣＰ／ＩＰなどの処理時間、またＯＳの管理時間による遅れ等々の要因によって、分解能の高い時刻同期を実現することができない。
【０００７】
また、定期的に時間補正をかけるなど、高い時刻同期精度を得るためには頻繁に時刻補正をする必要があることから、無線ネットワークのトラフィックに高い負荷を掛けることになる。これにより、ネットワークのスループットが大幅に低下する。
【０００８】
１０００台以上の端末に及ぶ大規模ネットワークにおいて、全端末の時刻同期を行う場合、時間管理サーバーへ各端末から時間取得動作を行うため、各端末間におけるエアパケットの衝突が頻繁に発生する。これにより通信できなかったり、再送が多発したり、かなり古い時刻データが返信されるなどの状況が予測される。このため端末間の遅延時間が発生し、安定した時間管理ができない。
【０００９】
既存技術として、時間管理サーバーへのアクセスを個々に実行した場合、１０００台以上の端末のアクセスが定期的に無線ネットワークを介して時間補正を行うため、エアパケットの衝突や再送の頻発、スループット低下などが多発し、通信品質の劣化が起こる。
【００１０】
本発明の目的は、多数台の親局および子局間の時刻同期に、トラフィックに大きな負荷を掛けることなく、高い精度で時刻同期ができる無線通信システムの時刻同期方式および時刻同期方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記の課題を解決するため、親局間ではＬＡＮ経由で時刻同期を実行し、各親局ではビーコンフレームのｖｅｎｄｅｒ  ＩＥに“タイムスタンプ”（時計）を付加して定期的に送出し、子局端末の無線デバイスではビーコンの受信タイミング（ビーコン受信間隔）となる割り込み信号をホストＣＰＵに発生し、ホストＣＰＵが受信タイミングとタイムスタンプ（Ｖｅｎｄｅｒ  ＩＥ）から時計の時刻補正を行うようにしたもので、以下の方式および方法を特徴とする。
【００１２】
（１）複数の親局と多数の子局間の情報伝送を無線ＬＡＮで行い、各親局および各子局に搭載する時計によって各親局および各子局での情報取得時刻を同期させる方式であって、
各親局は、親局間ではＬＡＮ経由で時計の時刻同期を実行し、かつ各親局から子局に向けてビーコンといわれる信号を定期的に送出し、このビーコンには当該親局の基本時計となるタイムスタンプ情報を付加しておく手段を備え、
各子局は、前記ビーコンを親局と決めたタイミングで受信し、このビーコンの内部情報を元に動作を決定し、このビーコンに含まれる“Ｖｅｎｄｅｒ  ＩＥ”に当該親局からのタイムスタンプ情報で当該子局内の時計の時刻補正を行う手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
（２）複数の親局と多数の子局間の情報伝送を無線ＬＡＮで行い、各親局および各子局に搭載する時計によって各親局および各子局での情報取得時刻を同期させる方法であって、
各親局は、親局間ではＬＡＮ経由で時計の時刻同期を実行し、かつ各親局から子局に向けてビーコンといわれる信号を定期的に送出し、このビーコンには当該親局の基本時計となるタイムスタンプ情報を付加しておき、
各子局は、前記ビーコンを親局と決めたタイミングで受信し、このビーコンの内部情報を元に動作を決定し、このビーコンに含まれる“Ｖｅｎｄｅｒ  ＩＥ”に当該親局からのタイムスタンプ情報で当該子局内の時計の時刻補正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、親局間ではＬＡＮ経由で時刻同期を実行し、各親局ではビーコンフレームのｖｅｎｄｅｒ  ＩＥに“タイムスタンプ”（時計）を付加して定期的に送出し、子局端末の無線デバイスではビーコンの受信タイミング（ビーコン受信間隔）となる割り込み信号をホストＣＰＵに発生し、ホストＣＰＵが受信タイミングとタイムスタンプ（Ｖｅｎｄｅｒ  ＩＥ）から時計の時刻補正を行うようにしたため、以下の効果がある。
【００１５】
（１）エアパケットの衝突やエアフレームの再送によるスループット低下などが回避でき、既存のトラフィックに大きな負荷を掛けずに時刻同期ができる。
【００１６】
（２）一定周期で送出されるビーコンフレームを受信することで、１ＴＵ＝１．０２４ｍｓｅｃの分解能を持つ時刻同期が可能となり精度が向上する。
【００１７】
（３）ビーコンはブロードキャストで送信されるため、一度に複数台の端末へタイムスタンプを転送することができることから、端末間の遅延時間を限りなくゼロに近づけることが可能となる。
【００１８】
（４）複数の親局間の時刻同期をＬＡＮ側で実行させることで、異なる親局を持つ大量の端末間の時刻同期が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態を示すネットワーク構成図であり、親局（ＡＰ）からＢｅａｃｏｎフレームがＢｅａｃｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ設定に基づいて定期的に子局（端末）に送出されているネットワーク環境とする。
【００２０】
マスタとなる親局（ＡＰ）１から他の親局（ＡＰ）２へＬＡＮを経由して親局間での時刻同期を実行する。これにより、異なる親局を持つ無線端末間の同期化を可能とし、例えば１０００台以上の端末間での時刻同期を可能とする。
【００２１】
子局３Ａ〜３Ｎは、親局からのＢｅａｃｏｎフレームを自局で設定されたＬｉｓｔｅｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ周期で受信する。親局から送出されるＢｅａｃｏｎフレームは、図２に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣプロトコルで規定されているＭＡＣ制御フレームに“Ｖｅｎｄｅｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｅｌｅｍｅｎｔ（ＩＥ）”を付加して送出する。ここで、Ｂｅａｃｏｎフレームに付加された“Ｖｅｎｄｅｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｅｌｅｍｅｎｔ（ＩＥ）”に親局の基本時計となるタイムスタンプ情報を付加することで、子局へ親局時計データを通知する。
【００２２】
子局３Ａ〜３Ｎは、図３に内部回路ブロックの要部構成図を、図４に時刻同期タイミングチャートを示すように、無線デバイス４によってＢｅａｃｏｎフレームを受信すると、ホストＣＰＵ５へＢｅａｃｏｎ受信イベント割り込みＩＮＴＲを発生させる。子局３Ａ〜３Ｎは、Ｂｅａｃｏｎ受信イベント割り込みＩＮＴＲの発生により、Ｂｅａｃｏｎフレーム内にある“Ｖｅｎｄｅｒ  ＩＥ情報”にある親局の時計データ（ＴＩＭＥ  ＳＴＵＭＰ）がホスト５へ通知される。このイベントによって、ホスト５によって管理している時計の時間補正を行う。
【００２３】
このときの時刻精度は、１ＴＵ＝１．０２４ｍｓｅｃの分解能を持つこと（Ｂｅａｃｏｎ  ｉｎｔｅｒｖａｌの最小単位）になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態を示すネットワーク構成図。
【図２】Ｂｅａｃｏｎフレームのフォーマット。
【図３】子局３Ａ〜３Ｎの内部回路ブロックの要部構成図。
【図４】時刻同期タイミングチャート。
【符号の説明】
【００２５】
１、２  親局
３Ａ〜３Ｎ  子局
４  無線デバイス
５  ホストＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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